方面更加努力以完善自己。作为本科教学计划的重要组成部分，毕业设计是对学生综合能力的检验，对巩固所学知识提高我们分析问题解决问题的能力有极大的促进作用。在何云峰老师的悉心指导下，我们认真完成了毕业设计的全部内容，从中学到了很多知识，也积累了不少宝贵的经验。同时，由于我自身能力和学识的限制，这套设计方案定还存在很多的不足之处和问题，恳请各位老师批评指正，这对我无疑将是种莫大的提高。致谢本文是在老师全面悉心的指导与关怀下完成的。何老师的精心指导和深切关怀，使我在个宽松的环境中得到了锻炼和提高，使我受益匪浅。值此论文完成之际，向何老师表示衷心的感谢和崇高的敬意。本次毕业设计非常荣幸的加入了老师带队的团队。能有机会参加这个团体毕业设计，我要感谢他们给予我们的资助支持和信赖。在此期间老师也给了我很多指导，提出了很多有建设性的建议，这些建议使我在设计过程中拓宽了思路，为我指明了方向。最后要非常感谢各位评审老师冒着酷暑，在百忙中抽出时间对论文进行审稿和参加答辩会，在此，向他们表示敬意。参考文献杨渝钦主编控制电机第版北京机械工业出版社安子军机械原理第版北京机械工业出版社，柳昌庆，刘庆测试技术与实验方法第版北京中国矿业大学出版社黄继昌实用机械机构图册第版北京人民邮电出版社，杨宗豹电机拖动基础第版北京冶金工业出版社，西安交通大学理论力学教研室理论力学第版北京人民教育出版社，哈尔滨工业大学理论力学教研室理论力学，第版北京国防工业出版社，黄俊钦测试系统动力学第版北京国防工业出版社，童秉枢等机械技术基础第版北京清华大学出版社，丁舜年磁铁与电磁铁的设计第版北京电工图书出版社，王中发实用机械设计第版北京北京理工大学出版社，李正军计算机测控系统设计与应用第版北京机械工业出版社，张宝芬，张毅，曹丽自动检测技术及仪表控制系统第版北京化学工业出版社，张冠生，陆俭国电磁铁与自动电磁元件第版北京机械工业出版社，很小。工作时间的长短决定功率的大小，长时间通电时，功率不能太大，否则易发热烧坏。当不能满足发热要求时，要选更大体积的电磁铁，才不致于发热那么严重。根据结构设计的要求，如弹簧，导轨的角度等，考虑电磁铁的行程吸力弹簧行程为，所以选电磁铁行程弹簧预紧力因为，所以，取弹簧刚度系数。弹簧最大工作力取考虑到温度变化地电压变动等因素，取安全系数，所以，选用电磁铁吸力，选定电磁铁根据上面所计算吸力行程等参数，可知，该系统需要电磁铁对吸力和行程的要求较低。综合比较各参数，查阅电工手册，我们选定电磁铁型号为。其技术数据如表所示下表电磁铁技术数据使用方式额定吸力额定电压额定行程通电率操作次数次小时消耗功率起动吸合拉动式校核此电磁铁通过角形铁，固定在塑料转盘上。考虑到动平衡因素，与滑块吸收座沿转轴成惯性力矩对称分布。经实验证明，此电磁铁满足各方面性能要求。步进电机的选型步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。在非超载的情况下，电机的转速停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，即给电机加个脉冲信号，电机则转过个步距角。这线性关系的存在，加上步进电机只有周期性的误差而无累积误差等特点。使得在速度位置等控制领域用步进电机来控制变的非常的简单。根据本课题机械系统设计要求，我们选择步进电机作为控制执行元件。步进电机与通常直流交流电机样是将电能转化为机械能的电磁元件，但其运行原理，驱动单元和控制方式等方面存在特殊性。其有如下特点采用脉冲通电方式，将数字脉冲信号转变为相应的角位移电机的转速与脉冲信号的频率保持严格的同步关系。在本设计中，步进电机的选型主要考虑以下几点要有足够小的步距角，满足精度要求提供足够大的输出转矩提供足够大保持转矩即静转矩。步进电机的基本结构型式反应式步进电机亦称磁阻式步进电机。其定转子磁路均由软磁材料制成，定子上有多相励磁绕组，利用磁导的变化产生转矩。其特点如下步距角小。最小可做到左右要求驱动电源功率较大，系统效率较低电机的内阻尼较小，但不运行振动时间长断电时没有定位转矩。永磁式步进电机转子或定子的方面具有永磁钢的步进电机，另方面由软磁材料制成，绕组轮流通电，建立的磁场与永久磁钢的恒定磁场相互作用产生转矩。其特点步距角大相数为偶数为多启动频率低。负载启动频率般在以下控制功率小内部电磁阻尼较大，单步镇当时减小断电时具有定的保持转矩，可用作定位使用。混合式步进电机转子上有磁钢，但从定子或转子的导磁体来看，又和反应式步进电机相似，是反应式和永磁式电机的结合，又称作感应子式步进电机。具有反应式步进电机步距小，响应频率高等优点，还具有永磁式步进电机励磁功率小效率高和有定位转矩等优点。步进电机的性能简述在本装置中，步进电机主要作用是在给定频率的数字脉冲信号驱动下，驱动形带转盘转动，实现滑块传送和分类。而要可靠有效地完成上述功能，必须考虑步进电机驱动电源的脉冲频率与所带负载的转矩和转动惯量之间的关系，衡量这些关系有如下性能指标步距角及精度对应个脉冲信号，电机转子转过的角位移用表示。电机的步距角取决于负载精度的要求，将负载的最小分辨率当量换算到电机轴上，每个当量电机应走多少角度包括减速。电机的步距角应等于或小于此角度。对于使用步距角定位的系统，步距角大小的选择直接影响到负载的定位精度，步距角的精度通常用步距角的百分比来衡量，般步进电机的精度为步距角的，且不累积。本课题中步距角的误差允许在左右。转矩步进电机转子静止时，控制绕组统直流电，如果在转子上施加个外加转矩，因其定转子齿错开，则电机将产生电磁转矩，这个转矩就是静转矩。它的存在势必使转子恢复到平衡位置。当外加力矩加大到定程度，超过使转子回到原来的平衡位置时的电磁转矩时，转子将旋转到个角度，处于不稳定状态。这个能使转子回复到原来平稳状态平稳位置的极限电磁转距角最大静转矩。保持转距是指电机各相绕组通额定电流，且处于静态锁定状态时，定子锁住转子的力矩。通常步进电机在低速时的力矩接近保持转矩。由于步进电机的输出力矩随速度的增大而不断衰减，输出功率也随速度的增大而变化，所以保持转矩就成为了衡量步进电机最重要的参数之。比如，当人们说•的步进电机，在没有特殊说明的情况下是指保持转矩为•的步进电机。定位转距是指电机各相绕组不通电且处于开路状态时，由于混合式电机转子上有永磁材料产生磁场，从而产生的转距。般定位转距远小于保持转距。是否存在定位转距是混合式步进电机区别于反应式步进电机的重要标志。起动频率步进电机能无失步起动和停转的最高频率，称为起动频率。分为空载起动频率和负载起动频率。空载启动频率，即步进电机在空载情况下能够正常启动的脉冲频率，如果脉冲频率高于该值，电机不能正常启动，可能发生丢步或堵转。在有负载的情况下，启动频率应更低。如果要使电机达到高速转动，脉冲频率应该有加速过程，即启动频率较低，然后按定加速度升到所希望的高频电机转速从低速升到高速。在该装置中，步进电机的负载启动频率与电机和负载的转动惯量有关。连续运行频率步进电机在负载条件下，频率连续上升能无失步运行的最高频率称为连续运行频率。起动矩频特征步进电机在负载转动惯量及其他条件不变的情况下，起动频率和最大输出转矩的关系称为起动矩频特征。运行矩频特性步进电机在负载转动惯量及其他条件不变的情况下，运行频率和最大输出转矩的关系称为运行矩频特性。当步进电机转动时，电机各相绕组的电感将形成个反向电动势频率越高，反向电动势越大。在它的作用下，电机随频率或速度的增大而相电流减小，从而导致力矩下降。惯频特性步进电机在负载转矩及其他条件不变的情况下，启动频率和负载转动惯量之间的关系称为起动惯频特性。它是反应步进电机能带惯性负载能力的项重要性能指标。如果对动态响应要求比较高，建议选择电机的转动惯量最好为负载转动惯量的倍，否则只要负载的转动惯量小于电机的转动惯量即可。步进电机的外表温度步进电机温度过高首先会使电机的磁性材料退磁，从而导致力矩下降乃至于失步，因此电机外表允许的最高温度应取决于不同电机磁性材料的退磁点般来讲，磁性材料的退磁点都在以上，有的甚至高达以上，所以步进电机外表温度在完全正常。电机的共振点步进电机均有固定的共振区域，二四相感应子式步进电机的共振区般在之间步距角为或在左右步距角为，电机驱动电压越高，电机电流越大，负载越轻，电机体积越小，则共振区向上偏移，反之亦然，为使电机输出电矩大，不失步和整个系统的噪音降低，般工作点均应偏移共振区较多。步进电动机的计算感应子式混合式步进电机综合了反应式和永磁式步进电机的优点，不仅步距角小响应频率高还有定位转矩，故为本系统选用。滑块的分类依靠分类电机输出不同的相位来区分，其分类号由上位机给出。因此，要精确控制电机的输出脉冲数目以及频率。脉冲数目关系到输出的角度频率的大小关系到分类的速度。选用合适的频率使电机能够在不失步的情况下，频率最大。步距角本课题的分料机构中，由步进电机带动转盘转过定角度，以实现滑块分类，也就是说步进电机要有高的分辨率和定位精度。由分料机构示意图得，每种分类最小当量约为。该角度定位直接利用控制步进电机的驱动步数来实现，故对步距角应尽量的取小。目前市场上步进电机的步距角般有五相二四相，三便维护，及时排除故障。控制系统硬件设计可编程序控制器简称是种专为在工业环境应用而设计的数字运算电子系统，它是以微处理机为基础，综合了计算机技术自动控制技术和通信技术而开发的种新型工业自动控制装置。其广泛应用在机械系统生